Первой фазой фотосинтеза является световая: её обязательным условием является свет, который запускает начальные процессы фотосинтеза и сообщает энергию, обеспечивающую их. На этой стадии образуется кислород и запасается энергия для реакций темновой фазы. Рассмотрим какие процессы происходят в световую фазу фотосинтеза.
Хлорофилл
На тилакоидных мембранах находится пигмент зелёного цвета хлорофилл. По химической природе он является магниевой солью пиррола.
В процессе световой фазы фотосинтеза хлорофилл выполняет функцию фотосенсибилизатора – вещества, поглощающего свет, с помощью энергии которого осуществляются различные химические превращения.
Поглощая свет, хлорофилл переходит в «возбуждённое», более богатое энергией состояние, в котором сам теряет электрон и становится способен отнимать водород или электрон у других веществ.
Фотолиз воды
Возбуждённый хлорофилл присоединяет к себе водород воды, вызывая её разложение (фотолиз):
2Н₂О → 4Н⁺ + 4е¯ + О₂
Кислород выделяется из клетки. Протоны водорода переносятся веществами-передатчиками на НАДФ, восстанавливая его до НАДФН₂.
Это один из продуктов световой фазы, который будет использоваться для образования органических веществ во второй фазе фотосинтеза.
Другим таким продуктом является АТФ. Это энергоёмкое соединение, которое является универсальным внутриклеточным источником энергии для многих реакций, в том числе, реакций темновой фазы фотосинтеза.
Образование АТФ происходит в результате реакции фотосинтетического фосфорилирования:
АДФ + Н₃РО₄ + 2hv → АТФ
НАДФН₂ и АТФ составляют «восстановительную силу» для СО₂ при его присоединении к имеющимся в хлоропластах органическим веществам. АТФ обеспечивает эти процессы энергией, а НАДФН₂ – атомами водорода.
Таким образом, продуктами световых реакций являются:
- кислород;
- АТФ;
- НАДФН₂.
При этом, кислород рассматривается как побочный продукт фотосинтеза, а образование АТФ и НАДФН₂ как подготовка к процессам темновой фазы.
Влияние интенсивности света
Фотосинтез возможен при различной интенсивности света. Он не прекращается во время летних белых ночей на севере, идёт при свете зари. При увеличении интенсивности света возрастает и интенсивность фотосинтеза, которая выражается количеством связываемого СО₂.
Однако при определённых значениях интенсивности света наступает световое насыщение фотосинтеза и его интенсивность не растёт.
При значениях, превышающих показатели светового насыщения, фотосинтетический аппарат может разрушаться вследствие действия фотоокисления и остановки процессов катализации.
Что мы узнали?
Мы постарались рассказать кратко и понятно про световую фазу фотосинтеза. Её основными процессами являются: световое разложение воды с выделением О₂ и переносом водорода на НАДФ, запасание энергии света в химических связях молекул АТФ. Веществом, воспринимающим световую энергию и включающим фотосинтетические реакции, является хлорофилл, расположенный на мембранах тилакоидов.
